專利名稱：徑向重排方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像(MRI)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種徑向重排(radial reordering)方法，用于對MRI中回波的數(shù)據(jù)點進(jìn)行重排。
背景技術(shù)：
在重聚焦脈沖中使用非選擇性的脈沖和調(diào)制的翻轉(zhuǎn)角，可以提高3D快速自旋回 波成像中的采樣效率。有人提出了線性模式(linear mode)和中心徑向模式(centric radial mode)這兩種靈活重排方案，以避開分段3D成像中矩形k空間中采樣標(biāo)記矩陣的限 制，提供靈活的k空間覆蓋度。其中，線性模式主要適用于中等回波時間(Time to Echo, TE)成像，中心徑向模式主要適用于短TE成像。總體而言，中心徑向模式可以提供較好的對比度純度(contrast purity)，但是該 模式只適用于短TE成像。線性模式適用于中等TE (約為40 50ms)成像，但是只能提供 質(zhì)量很差的對比度純度。 在所提及的中心徑向重排模式中，來自第一個回波或最后一個回波的數(shù)據(jù)填充到 K空間中心，這種徑向重排模式對于超短TE或超長TE成像來說效果不錯。然而，中心徑向 重排模式不支持中等TE值，而中等TE值在一些軀干成像和整形外科成像的應(yīng)用中非常有 用。與線性重排模式相比，由于中等TE成像中的徑向重排模式能夠提供較好的對比度加 權(quán)，降低k空間中部的亮度波動，以及降低部分傅立葉(Partial Fourier, PF)成像期間的 圖像模糊，所以有時需要優(yōu)選采用中等TE成像中的徑向重排模式。因此，在MRI成像中急需一種能夠支持中等TE成像的徑向模式的重排技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種徑向重排方法，其目的在于，本發(fā)明的徑向重排方法能 夠支持中等TE成像。因此，本發(fā)明提供了一種徑向重排方法，該方法包括以下步驟計算k空間的Kz-Ky平面內(nèi)所需采集的數(shù)據(jù)點的標(biāo)記矩陣；在所述平面中選擇一參考軸，該參考軸經(jīng)過k空間中心；計算各數(shù)據(jù)點的半徑和方位角，其中，如果任一數(shù)據(jù)點的方位角大于π，則將該數(shù) 據(jù)點的半徑改為負(fù)值，并將該數(shù)據(jù)點的方位角減去η ；按照半徑升序模式，對所有數(shù)據(jù)點進(jìn)行排序；從所述標(biāo)記矩陣中刪除已排序序列中最先的數(shù)據(jù)點；按照各數(shù)據(jù)點在已排序序列中的位置，為剩余各個數(shù)據(jù)點分配升序的回波號；對于具有相同回波號的數(shù)據(jù)點，按照方位角升序模式，為這些數(shù)據(jù)點分配升序的 回波鏈號。所述參考軸沿Kz方向或者Ky方向。優(yōu)選地，所述參考軸沿Kz方向和Ky方向中 編碼步較少的方向。
該方法進(jìn)一步包括利用公式fPF = (0. 5L+M)/L計算部分傅立葉因子，其中fPF為 部分傅立葉因子，L為快速因子，空間中心的回波號。所刪除的數(shù)據(jù)點的數(shù)量由部分傅立葉因子確定。該方法進(jìn)一步包括將回波鏈的長度從L縮短為0. 5L+M，其中L為快速因子，M為 k空間中心的回波號。本發(fā)明還提供了另一種徑向重排方法，該方法包括以下步驟計算k空間的Ky-Kz平面內(nèi)所需采集的數(shù)據(jù)點的標(biāo)記矩陣；在所述平面中選擇一參考軸，該參考軸經(jīng)過k空間中心；刪除所述標(biāo)記矩陣中根據(jù)部分傅立葉采集所要省略的數(shù)據(jù)點；計算剩余各數(shù)據(jù)點的半徑和方位角，其中，如果任一數(shù)據(jù)點的方位角大于π，則將 該數(shù)據(jù)點的半徑改為負(fù)值，并將該數(shù)據(jù)點的方位角減去η ；按照半徑升序模式，對所有數(shù)據(jù)點進(jìn)行排序；按照各數(shù)據(jù)點在已排序序列中的位置，為各個數(shù)據(jù)點分配升序的回波號；對于具有相同回波號的數(shù)據(jù)點，按照方位角升序模式，為這些數(shù)據(jù)點分配升序的 回波鏈號。所述參考軸沿Kz方向或者Ky方向。優(yōu)選地，所述參考軸沿Kz方向和Ky方向中 編碼步較少的方向。該方法進(jìn)一步包括利用公式fPF = (0. 5L+M) /L計算部分傅立葉因子，其中fPF為 部分傅立葉因子，L為快速因子，空間中心的回波號。該方法進(jìn)一步包括將回波鏈的長度從L縮短為0. 5L+M，其中L為快速因子，M為 k空間中心的回波號。從上述方案中可以看出，由于本發(fā)明在k空間獨特地對數(shù)據(jù)點重排，使得徑向重 排能夠用于中等TE成像，并且提供了比中等TE成像中線性重排方案更好的圖像質(zhì)量。


圖Ia中，回波M表示所需的TE值，L為快速因子，采集的回波(圖Ia中實線表示 的回波)顯示為從1到L/2+M，并且采用了部分傅立葉來進(jìn)行重建。圖Ib顯示了線性重排 方案中常用的回波鏈軌跡。圖Ic和圖Id顯示了根據(jù)本發(fā)明的徑向重排方案中的回波鏈軌 跡。在圖Ic中，Kz方向編碼步的數(shù)量接近于Ky方向編碼步的數(shù)量。在圖Id中，Kz方向編 碼步的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Ky方向編碼步的數(shù)量。圖2a為使用線性重排方案獲得的人體模型(Phantom)圖像，圖2b為使用根據(jù)本 發(fā)明的徑向重排方案獲得的人體模型圖像，并且圖2a和圖2b使用的參數(shù)相同。圖2c為使 用線性重排方案獲得的膝部圖像，圖2d為使用根據(jù)本發(fā)明的徑向重排方案獲得的膝部圖 像，并且圖2c和圖2d使用的參數(shù)相同。圖2e和圖2f分別為圖2c和圖2f中虛線框部分 的放大圖。圖3為腹部檢 查得到的Kz-Ky平面的多平面重建(MPR)圖像。其中，圖3a是使用 線性重排方案得到的圖像，圖3b是使用根據(jù)本發(fā)明的徑向重排方案得到的圖像。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳 細(xì)說明。 在本發(fā)明的描述中，將傳統(tǒng)的徑向重排稱為中心模式，而將本發(fā)明新提出的徑向 重排方案稱為偏移模式(shifted mode)。在3D長回波鏈成像中，設(shè)L為快速因子，并表示 回波鏈長度，M等于K空間中心的回波號，并且假SM <L/2，但不限于此范圍。在偏移徑向 重排中，每個回波鏈經(jīng)過K空間中心。當(dāng)將回波鏈中的第M個回波定義為K空間中心時，第 M個回波的一側(cè)具有L/2個回波，在另一側(cè)具有M個回波。在一幅圖像中的實際回波鏈長度 從L縮短為L/2+M。即，每幅圖像中少了 IV2-M個回波。當(dāng)方位角在采樣期間從0變到π 時，可以使用部分傅立葉重建來重建出減少的回波。下面介紹本發(fā)明的兩個具體實施例。第一實施例設(shè)置TE = (Μ+1)*回波間距，其中M < L/2，L為快速因子。根據(jù)本發(fā)明第一實施例的徑向重排方法包括以下步驟步驟101，計算k空間的Kz-Ky平面內(nèi)所需采集的數(shù)據(jù)點的標(biāo)記矩陣。步驟102，在Kz-Ky平面內(nèi)選擇一個參考軸，該參考軸經(jīng)過K空間中心，并將標(biāo)記矩 陣分為兩部分。所述參考軸可以沿著Ky方向，如圖Ic所示；也可以沿著Kz方向，如圖Id所示。 優(yōu)選地，參考軸沿著Kz方向和Ky方向中編碼步較少的方向，例如圖Id所示的情況。步驟103，計算各數(shù)據(jù)點的半徑和方位角，如果某一數(shù)據(jù)點的方位角大于π，則將該數(shù) 據(jù)點的半徑設(shè)為負(fù)值(即，在半徑乘以-1作為新的半徑)，并從該數(shù)據(jù)點的方位角中減去η。步驟104，按照半徑升序模式，對所有數(shù)據(jù)點進(jìn)行排序。步驟105，根據(jù)公式fPF = (0. 5L+M)/L，計算部分傅立葉因子fPF，并將回波鏈長度 相應(yīng)地從L縮短為0. 5L+M。在本實施例中，所省略的數(shù)據(jù)點的數(shù)量為(l_fPF)*N，其中N為沒有采用部分傅立 葉的情況下需要采集的數(shù)據(jù)點的總數(shù)量。步驟106，從標(biāo)記矩陣中刪除已排序序列(步驟104中得到的序列)中最先的數(shù)據(jù) 點。在本步驟中會刪除(l_fPF)*N個數(shù)據(jù)點。步驟107，按照刪除后剩下的各個數(shù)據(jù)點在已排序序列中的位置，為各個數(shù)據(jù)點分 配升序的回波號。每N/L個數(shù)據(jù)點共享一個回波號。步驟108，按照方位角升序模式，對具有相同回波號的所有數(shù)據(jù)點進(jìn)行排序，為具 有相同回波號的數(shù)據(jù)點分配升序的回波鏈號。通過上述第一實施例的操作，當(dāng)Ky和Kz方向編碼步的數(shù)量接近時，可以形成如圖 Ic所示的k空間填充狀態(tài)。當(dāng)Kz方向編碼步的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Ky方向編碼步的數(shù)量時，形 成如圖Id所示的k空間填充狀態(tài)。第二實施例設(shè)置TE = (M+1)*回波間距，其中M < L/2，L為快速因子。根據(jù)本發(fā)明第二實施例的徑向重排方法包括以下步驟步驟201，計算k空間中Kz-Ky平面內(nèi)所需采集的數(shù)據(jù)點的標(biāo)記矩陣。
步驟202，在Kz-Ky平面內(nèi)選擇一個參考軸，該參考軸經(jīng)過K空間中心，并將標(biāo)記矩陣分為兩部分。所述參考軸可以沿著Ky方向，或者沿著Kz方向。優(yōu)選地，參考軸沿著Kz方向和 Ky方向中編碼步較少的方向。步驟203，根據(jù)公式fPF = (0. 5L+M)/L，計算部分傅立葉因子fPF，并將回波鏈長度 相應(yīng)地從L縮短為0. 5L+M。與第一實施例相同，第二實施例所節(jié)省的數(shù)據(jù)點的數(shù)量也為(l-fPF)*N，其中N為 沒采用部分傅立葉的情況下需要采集的數(shù)據(jù)點的總數(shù)量。步驟204，按照部分傅立葉采集的要求，從標(biāo)記矩陣中刪除部分?jǐn)?shù)據(jù)點，具體而言， 刪除(l_fPF)*N個根據(jù)部分傅立葉采集所要省略數(shù)據(jù)點。步驟205，計算刪除后剩余的各數(shù)據(jù)點(所需采集的數(shù)據(jù)點)的半徑和方位角，如 果某一數(shù)據(jù)點的方位角大于η，則將該數(shù)據(jù)點的半徑設(shè)為負(fù)值，并從該數(shù)據(jù)點的方位角中 減去π。步驟206，按照半徑升序模式，對所有數(shù)據(jù)點(刪除之后的所有數(shù)據(jù)點)進(jìn)行排序。步驟207，按照各個數(shù)據(jù)點在已排序序列(步驟207得到的序列)中的位置，為各 個數(shù)據(jù)點分配升序的回波號。與第一實施例相似，每N/L個數(shù)據(jù)點共享一個回波號。步驟208，按照方位角升序模式，對具有相同回波號的所有數(shù)據(jù)點進(jìn)行排序，為具 有相同回波號的數(shù)據(jù)點分配升序的回波鏈號。將上述靈活重排方案引入重聚脈沖可調(diào)制的快速自旋回波序列中，在一個3Τ醫(yī) 用MRI掃描儀(西門子的MAGNETOM Verio型號產(chǎn)品)上實施。首先在一個人體模型上進(jìn) 行了測試，并且在中等TE成像中的線性重排和偏移徑向重排之間進(jìn)行比較。實驗中的參數(shù) 為R0*PE*SL = 320*270*167，快速因子 L = 70，M = 9，部分傅立葉因子=0. 63，TE/TR = 44ms/1000ms，重聚焦翻轉(zhuǎn)角=150度。其中，RO表示讀出編碼步，PE表示相位編碼步，SL 表示選層編碼步，TR表示重復(fù)時間(Time of R印etition)。然后，還在兩位健康的志愿者身上進(jìn)行了實驗，一位做了膝部檢查，另一位做了腹 部檢查。在膝部檢查中所用參數(shù)與人體模型實驗中的參數(shù)相同，除了重聚焦脈沖是可變的， 并針對Tl/質(zhì)子密度加權(quán)成像進(jìn)行優(yōu)化。在腹部檢查中的參數(shù)為R0*PE*SL = 384*262*26， 快速因子L = 120,M = 59，部分傅立葉因子=0. 92，TE/TR = 253mS//2500ms，并且使用針對 T2加權(quán)成像優(yōu)化的可變翻轉(zhuǎn)角重聚焦脈沖。圖2展示了上面實驗的結(jié)果。其中，圖2a為使用線性重排方案獲得的圖像，圖2b 為使用偏移徑向重排方案獲得的圖像，并且圖2a和圖2b使用的參數(shù)相同。比較圖2a和圖 2b可以看出，使用偏移徑向重排方案明顯降低了相位編碼方向的偽影。偏移徑向重排方案 的k空間填充圖案使得k空間中心的數(shù)據(jù)調(diào)制更為平滑，這會有助于部分傅立葉重建，尤其 是在小PF因子的場景。圖2c為使用線性重排方案獲得的膝部圖像，圖2d為使用偏移徑向方案獲得的膝 部圖像。圖2e和圖2f分別為圖2c和圖2f中虛線框部分的放大圖。比較圖2e和圖2f可 以看出，采用偏移徑向重排方案比采用線性方案得到的圖像，偽影較少，并且更好地顯示了 細(xì)微結(jié)構(gòu)。圖3為腹部檢查得到的圖像。其中，圖3a是使用線性重排方案得到的圖像，圖3b是使用偏移徑向重排方案得到的圖像。在圖3a中可以看到膽管部位有明顯的環(huán)狀偽影，而 在圖3b中則沒有這種環(huán)狀偽影。因此，本發(fā)明的偏移徑向重排方案能夠代替3D長回波鏈采集中針對中等TE成像 的線性重排方案，并且提供了更好的圖像質(zhì)量。與線性重排相比，回波鏈軌跡總是從不同方 向經(jīng)過k空間中心區(qū)域，偏移徑向重排能夠?qū)σ恍┞龠\動偽影(例如圖3中顯示的呼吸 運動)較為敏感。在偏移徑向重排方案中，傳遞調(diào)制可以在k空間中沿著參考軸(方位角 為0度)產(chǎn)生不連續(xù)，這會在引起圖像域的環(huán)形偽影。將參考軸選擇為沿著較少編碼步的 方向上，可以減少這種不連續(xù)(圖Id)。當(dāng)Kz-Ky平面的K空間采集矩陣從正方形(圖Ic) 變?yōu)殚L方形(圖Id)時，偏移徑向重排方案變得與線性重排方案相似(圖Id與圖lb)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種徑向重排方法，該方法包括以下步驟計算k空間的Kz-Ky平面內(nèi)所需采集的數(shù)據(jù)點的標(biāo)記矩陣；在所述平面中選擇一參考軸，該參考軸經(jīng)過k空間中心；計算各數(shù)據(jù)點的半徑和方位角，其中，如果任一數(shù)據(jù)點的方位角大于π，則將該數(shù)據(jù)點的半徑改為負(fù)值，并將該數(shù)據(jù)點的方位角減去π；按照半徑升序模式，對所有數(shù)據(jù)點進(jìn)行排序；從所述標(biāo)記矩陣中刪除已排序序列中最先的數(shù)據(jù)點；按照各數(shù)據(jù)點在已排序序列中的位置，為剩余各個數(shù)據(jù)點分配升序的回波號；對于具有相同回波號的數(shù)據(jù)點，按照方位角升序模式，為這些數(shù)據(jù)點分配升序的回波鏈號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述參考軸沿Kz方向或者Ky方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述參考軸沿Kz方向和Ky方向中編碼步 較少的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括利用公式fPF= (0. 5L+M)/L計算部分傅立葉因子，其中fPF為部分傅立葉因子，L為快速因子，M為k空間中 心的回波號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所刪除的數(shù)據(jù)點的數(shù)量由部分傅立葉因 子確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括將回波鏈的長度從L 縮短為0. 5L+M，其中L為快速因子，空間中心的回波號。
7.一種徑向重排方法，該方法包括以下步驟計算k空間的Ky-Kz平面內(nèi)所需采集的數(shù)據(jù)點的標(biāo)記矩陣； 在所述平面中選擇一參考軸，該參考軸經(jīng)過k空間中心； 刪除所述標(biāo)記矩陣中根據(jù)部分傅立葉采集所要省略的數(shù)據(jù)點； 計算剩余各數(shù)據(jù)點的半徑和方位角，其中，如果任一數(shù)據(jù)點的方位角大于η，則將該數(shù) 據(jù)點的半徑改為負(fù)值，并將該數(shù)據(jù)點的方位角減去η ； 按照半徑升序模式，對所有數(shù)據(jù)點進(jìn)行排序；按照各數(shù)據(jù)點在已排序序列中的位置，為各個數(shù)據(jù)點分配升序的回波號； 對于具有相同回波號的數(shù)據(jù)點，按照方位角升序模式，為這些數(shù)據(jù)點分配升序的回波 鏈號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述參考軸沿Kz方向或者Ky方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述參考軸沿Kz方向和Ky方向中編碼步 較少的方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括利用公式fPF= (0. 5L+M)/L計算部分傅立葉因子，其中fPF為部分傅立葉因子，L為快速因子，M為k空間中 心的回波號。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括將回波鏈的長度從L 縮短為0. 5L+M，其中L為快速因子，空間中心的回波號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種徑向重排方法，該方法包括以下步驟計算k空間的Kz-Ky平面內(nèi)所需采集的數(shù)據(jù)點的標(biāo)記矩陣；在所述平面中選擇一參考軸，該參考軸經(jīng)過k空間中心；計算各數(shù)據(jù)點的半徑和方位角，其中，如果任一數(shù)據(jù)點的方位角大于π，則將該數(shù)據(jù)點的半徑改為負(fù)值，并將該數(shù)據(jù)點的方位角減去π；按照半徑升序模式，對所有數(shù)據(jù)點進(jìn)行排序；從所述標(biāo)記矩陣中刪除已排序序列中最先的數(shù)據(jù)點；按照各數(shù)據(jù)點在已排序序列中的位置，為剩余各個數(shù)據(jù)點分配升序的回波號；對于具有相同回波號的數(shù)據(jù)點，按照方位角升序模式，為這些數(shù)據(jù)點分配升序的回波鏈號。本發(fā)明的徑向重排方法能夠適用于中等TE成像。
文檔編號G01R33/56GK101865985SQ200910131358
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者李國斌 申請人:西門子邁迪特(深圳)磁共振有限公司